将特定的DNA片断结合于自我增殖的载体上，再纳入寄主细胞使DNA片断增殖，这一过程称为DNA纯系化。如果以特定的基因为对象时，则称为基因纯系化（基因克隆化gene cloning）。大肠菌K12株及其质粒或噬菌体的EK系是其代表性的系统。在从各种生物所具有的巨大数目的基因中选出特定的基因DNA，一般多用下述方法：
把从某种生物中提取的全部DNA，通过限制性内切酶等使之成为片断，对此片断不分级而直接进行克隆化的实验称为霰弹枪式实验。即此时先将各DNA片断无差别地进行克隆化，然后将所要求的片断选取出来，除根据其基因表现型进行选择和测定外，还可使用集落杂交法（或噬菌斑杂交法）。与此相反，作为目标的基因从特异出现的组织中将信使RNA（m-RNR）分提，通过反转录酶合成与mRNA互补的DNA（cDNA），将此DNA与载体结合而进行克隆化，这是最常用的方法。在这种情况下，可直接获得所需要的遗传信息的DNA克隆，但在cDNA由于基因内区部分缺失，而与原来基因在结构上不同。不过cDNA的这种性质，根据实验目的多具有利之点，同时可利用被克隆化的cDNA从基因组DNA中找出原来的基因而再进行克隆化也是可能的。此外，对巳知氨基酸序列的蛋白质，认为在遗传密码表中有其相反对应的DNA碱基序列，据此也可被用于人工合成的DNA克隆化的方法中。